Trichinella, un mode de vie intra-cellulaire unique. Caractérisation de molécules impliquées dans l'établissement de la cellule nourricière.

par Anqi Wang

Projet de thèse en Pathologie et recherche clinique

Sous la direction de Isabelle Vallée.

Thèses en préparation à Paris Est , dans le cadre de Ecole doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Créteil ; 2015-....) , en partenariat avec Biologie moléculaire et immunologie parasitaires « UMR 956 ANSES-ENVA-INRA » (laboratoire) depuis le 26-10-2017 .


  • Résumé

    Les parasites ont une intrigante capacité d'adaptation à une localisation intra- ou extracellulaire chez leur hôte. Alors que les parasites protozoaires ont habituellement une niche intracellulaire, la plupart des parasites helminthes (nématodes, trématodes, cestodes) infectent leur hôte dans des localisations extracellulaires. Cependant, les nématodes parasites du genre Trichinella sont des exceptions car la plupart de leur cycle se déroule dans une niche intracellulaire. Ces parasites ont une répartition mondiale et un large spectre d'hôtes puisqu'ils peuvent infecter tous les mammifères monogastriques, et dans certains cas des oiseaux et des reptiles. Le cycle biologique de Trichinella spp est particulier car il se réalise au sein d'un même hôte. L'infestation se fait par ingestion de larves (stade 1) musculaires (L1M). La capsule qui les protège va alors être digérée par les enzymes gastriques ce qui va libérer les larves. Celles-ci vont alors migrer vers l'intestin grêle et pénétrer l'épithélium intestinal. Elles vont alors réaliser quatre mues en une trentaine d'heures et devenir des adultes sexués. Les adultes s'accouplent au sein de l'épithélium intestinal. Les progénitures, ou larves L1 Nouveau-Nés (L1NN), sont matures environ quatre jours post-infection et sont libérées par les femelles pendant 48 heures. Les L1NN sortent alors de l'épithélium et migrent via la circulation sanguine et lymphatique vers les fibres musculaires striées squelettiques. L'installation des L1NN induit des modifications développementales majeures des fibres musculaires infectées. Une nouvelle structure hôte-parasite se forme : la « cellule nourricière ». Protégées et nourries par cette structure, les larves de plus de 14 jours peuvent être infectantes pour un nouvel hôte potentiel, et peuvent rester vivantes et quiescentes pendant toute la durée de vie de l'hôte. Les stades intestinaux (d'adultes à L1NN) induisent une forte réponse immunitaire protectrice au niveau du système immunitaire associé à la muqueuse intestinale (GALT, gut associated lymphoid tissu), initialement mixte Th1/Th2, elle s'oriente ensuite vers un profil Th2. Cette immunité empêche la ré-infection mais elle est inefficace lorsque le parasite est installé dans les muscles et que la cellule nourricière est établie. Au niveau mondial, Trichinella spp présente un intérêt majeur en santé publique humaine et a un impact économique très fort sur le plan sanitaire vétérinaire puisque les carcasses des animaux de boucherie qui sont sensibles à ce parasite doivent faire l'objet d'une inspection couteuse avant leur distribution aux consommateurs. C'est pourquoi, la plupart des travaux de recherche réalisés sur Trichinella se sont concentrés sur les études épidémiologiques et le développement d'outils de lutte. En revanche, la biologie de Trichinella spp par elle même n'a pas été très étudiée, et l'on connaît finalement peu de choses sur la relation hôte-parasite, sur les interactions liées aux parakines (molécules excrétées par le parasite) au sein du complexe parasite-hôte ainsi que sur les conséquences de ces interactions sur la physiologie du parasite et de l'hôte. Ainsi, les connaissances sur les mécanismes moléculaires et cellulaires impliqués dans le développement de Trichinella et sa survie dans le cytoplasme de la cellule hôte restent très modestes, et des questions cruciales perdurent : 1) Quelles parakines sont impliquées dans la communication cellulaire du parasite pour son développement? 2) Comment Trichinella interagit-elle avec les cellules du muscle de son hôte pour aboutir à l'établissement de la cellule nourricière ? Notre équipe étudie particulièrement les interactions précoces de Trichinella avec son hôte en se focalisant sur les stades parasitaires Adultes et L1NN et les phases intestinale et musculaire. Ainsi, nous avons identifié la seule protéine spécifique de stade caractérisée à ce jour : NBL1, spécifique du stade L1NN. Il s'agit d'une sérine protéase immunogène dont la neutralisation par une approche vaccinale empêche l'installation de Trichinella spiralis dans la cellule musculaire. Le projet de la doctorante s'intéressera donc à cette protéine NBL1 chez Trichinella spiralis et il permettra de comprendre le rôle clé de cette protéine dans l'installation du parasite au sein de la fibre musculaire striée squelettique.

  • Titre traduit

    Trichinella, a unique intra-cellular lifestyle. Characterization of molecules involved in the nurse cell installation.


  • Résumé

    Parasites show intriguing adaptation to an intra or extracellular location within their host. If protozoa are usually intracellular, most of helminthes (nematodes, trematodes, and cestodes) succeed to invade their host through extracellular location. Nematodes worms of the genus Trichinella are an exception since most of their life cycle occurs into an intracellular niche. Trichinella is a genus of unique intracellular parasitic nematodes that are distributed worldwide and can infect almost all mammals including humans, birds and reptiles. The life cycle of T. spiralis is completed within a single host species. Infection starts with the ingestion of infective muscle larvae (ML) and digestion of the protective capsule within the host stomach. The ML migrate to the small intestine where they penetrate intestinal epithelium and undergo four molts in 30 hours to reach sexual maturity. The adults mate within the intestinal epithelium, and embryogenesis takes on 4 days. Each female releases newborn larvae (NBL) approximately 4-6 days pi. The NBL exit the epithelium from the basolateral surface, migrate through the bloodstream and lymphatics and invade the striated muscle cells. This induces developmental changes culminating with the formation of a novel host-parasite structure named “nurse cell”. Protected and fed by the nurse cell, NBL older than 14 days can be infective to subsequent potential hosts and may remain viable for the entire life span of the host. Worms of intestinal stages (from Ad to NBL) induce a strong protective immune response in the immune system associated with the intestinal mucosa (GALT, intestinal-associated lymphoid tissue). Initially balanced Th1 / Th2, it switches to Th2, which is protective against re-infection, but is useless to eliminate the parasite settle down in its nurse cells. Globally, Trichinella spp is one of the major diseases in human public health and has a very strong economic impact on veterinary health since animals susceptible to this parasite must go through a very expensive checked before being distributed to the consumer. Therefore, most of the research on Trichinella has focused on epidemiological studies and the development of control tools. However, the basic biology of this widespread parasite of medical and veterinary importance has not been intensively studied. Some efforts have been addressed to obtain information on the parasite-host relationships. However, the knowledge of the parakine interactions within the host-parasite network and the consequences of these interactions on the host and parasite physiology, as well as its possible applications needs further investigations. To date, little is known about the molecular and cellular mechanisms that are involved in Trichinella development and its survival within the cytoplasm of host cell. Crucial questions are still opened like: i. Which parakines are involved in the parasite's cellular communication for its development? ii. How Trichinella worms interact with the host muscle cells to build the nurse cell? Our team is particularly interested in the early interactions of Trichinella in hosts, focusing on the Adult and NBL parasite stages (intestinal and muscular phases respectively). Thus, we have identified a characteristic protein: NBL1, NBL stage-specific. It is an immunogenic serine protease that prevents the installation of T. spiralis in muscle cells through a vaccine approach. The doctoral project will focus on protein NBL1 in T. spiralis. It will show the key role of this protein in the installation of the parasite in the striated skeletal muscle fiber.